JP2539027Y2 - 内燃機関のノック検出装置 - Google Patents

内燃機関のノック検出装置

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JP2539027Y2
JP2539027Y2 JP1990084705U JP8470590U JP2539027Y2 JP 2539027 Y2 JP2539027 Y2 JP 2539027Y2 JP 1990084705 U JP1990084705 U JP 1990084705U JP 8470590 U JP8470590 U JP 8470590U JP 2539027 Y2 JP2539027 Y2 JP 2539027Y2
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幸生 宮下
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は内燃機関のノック検出装置に関し、より具体
的にはノックゲートとノイズゲートを設けてノックの発
生を検出するものにおいて、機関回転数の影響を受ける
ことなく正確にノックの発生を検出するようにした内燃
機関のノック検出装置に関する。
(従来の技術及び考案が解決しようとする問題点) 内燃機関においてノックが発生すると甚だしいときは
機関を損傷する恐れがあることから、ノックの発生を検
出して点火時期を制御することが良く行われており、そ
の一例としては特開昭60-123746号公報に記載の技術を
挙げることができる。この従来技術においてはノックセ
ンサ出力をピークホールドしてノック判定レベルを設定
してセンサ出力値と比較してノックの発生の有無を判定
している。この従来技術にあっては機関回転数の上昇に
応じてセンサ出力の変動幅が増大することから機関回転
数に応じてなまし係数を変え、機関回転数によるセンサ
出力の変動の影響を受けることなくノックを検出するよ
うに構成している。
またノックを検出する手法としてノイズゲートとノッ
クゲートを設定するものがある。この場合にはノイズゲ
ート中のセンサ出力からノイズ判定レベルを生成し、更
にセンサ出力と比較してノイズレベルを設定し、それを
適宜増幅してノック判定レベルを生成し、ノックゲード
中で検出したセンサ出力と比較してノックの発生の有無
を判定している。具体的にはセンサ出力を該レベルとコ
ンパレータで比較し、その出力パルスの個数から比較し
ている。
而して、この手法においてはゲート区間角度が同一で
あるところから、機関回転数の上昇に従ってゲート角度
区間に相当する時間が短縮する。その結果、同一ゲート
角度におけるパルス発生個数は、機関回転数がN倍にな
ると1/Nに減少してノイズレベルの設定がうまく行え
ず、ノックの判定を誤る恐れがある。
本考案は上記した不都合を解消するものであて、ノッ
クゲートとノイズゲートとを設けてノックの判定をする
ものにおいて機関回転数の増減の影響を受けることな
く、ノイズレベルを最適に設定し、よって正確にノック
を検出することができるようにした内燃機関のノック検
出装置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記した目的を達成するために本考案は、機関に発生
する振動レベルを検出する振動レベル検出手段、所定の
第1のクランク角範囲における前記振動レベル検出手段
の出力値からノイズレベルを設定するノイズレベル設定
手段、及び前記設定したノイズレベルに基づいてノック
判定レベルを設定すると共に、所定の第2のクランク角
範囲における前記振動レベル検出手段の出力値を前記ノ
ック判定レベルと比較してノックの発生の有無を判定す
るノック判定手段、からなる内燃機関のノック検出装置
において、機関回転数を検出する回転数検出手段、を備
えると共に、前記ノイズレベル設定手段が、前記所定の
第1のクランク角範囲における前記振動レベル検出手段
の出力値からノイズレベルを決定するノイズレベル決定
手段、前記決定されたノイズレベルを前記振動レベル検
出手段の出力値と比較して第1の比較結果を得、次いで
前記第1の比較結果を基準値と比較して第2の比較結果
を得、前記第2の比較結果から前記決定されたノイズレ
ベルを増減するノイズレベル増減手段、及び前記検出さ
れた機関回転数に応じて前記基準値を増減する基準値増
減手段、を備え、よって検出された機関回転数に応じて
前記振動レベル検出手段の出力値の有効割合を調節する
如く構成した。
より具体的には、前記ノイズレベル増減手段が、前記
設定されたノイズレベルを前記振動レベル検出手段の出
力値と比較して得た前記第1の比較結果たる出力パルス
数を前記基準値たる基準パルス数と比較して前記第2の
比較結果を得、前記第2の比較結果から前記決定された
ノイズレベルを増減すると共に、前記基準値増減手段
が、前記振動レベル検出手段の共振周波数での前記検出
された機関回転数における前記第1のクランク角範囲で
発生する発生パルス数を算出する発生パルス算出手段、
前記算出されたパルスに対する、ノック発生と判定する
に足る判定パルス数の割合を設定する判定パルス割合設
定手段、及び前記発生パルス数に前記割合を乗じて前記
基準パルス数を決定する基準パルス数決定手段、を備え
る如く構成した。
より具体的には、前記基準値増減手段が、更に、前記
決定された基準パルス数を下限値と比較する比較手段、
及び前記決定された基準パルス数が前記下限値を下回る
ときは、前記決定された基準パルス数を前記下限値に制
限する制限手段、を備える如く構成した。
(作用) 本考案に係る内燃機関のノック検出装置は上記の如く
構成したので、機関回転数による変動を補償してノイズ
レベルを最適に設定することができ、よってノックの発
生を精度良く検出することができる。
(実施例) 以下、本考案の実施例を説明する。第1図は本考案に
係る内燃機関のノック検出装置の全体構成を示してお
り、同図に従って説明すると、符号10は6気筒等からな
る車両用の多気筒の内燃機関を示す。内燃機関10は吸入
空気路12を備えており、エアクリーナ14から流入した空
気はスロットル弁16でその流量を調節されつつインテー
クマニホルド18を経て一の気筒の燃焼室20内に導入され
る。吸入空気路12にはスロットル弁16下流の適宜位置に
おいてパイプ24が接続されて分岐されており、その分岐
路の終端部付近に吸入空気の圧力を絶対値で測定して機
関負荷を検出する吸気圧力センサ26が設けられる。ま
た、内燃機関10の冷却水通路28の付近には前記機関水温
検出手段たる水温センサ30が設けられて機関冷却水の温
度を検出すると共に、吸入空気路12のスロットル弁16下
流の適宜位置には吸気温センサ32が設けられて機関が吸
入する空気の温度を検出する。
また、内燃機関10の近傍にはディストリビュータ36が
設けられると共に、その内部にはピストン38の上下動に
伴って回転するクランク軸(図示せず)の回転に同期し
て回転する磁石及びそれに対峙して配置された回転体か
らなるクランク角センサ40が収納されており、所定クラ
ンク角度毎にパルス信号を出力する。更に、内燃機関10
のシリンダブロック42の適宜位置には燃焼室20から発生
するノックに基づく振動を検出する共振型のノックセン
サ44が設けられる。上記した吸気圧力センサ等のセンサ
26,30,32,40,44の出力は、制御ユニット50に送られる。
第2図は制御ユニット50の詳細を示しており、同図に
従って説明すると、吸気圧力センサ26及び水温センサ30
並びに吸気温センサ32の出力は制御ユニット内において
レベル変換回路52に入力されて所定レベルに変換された
後、マイクロ・コンピュータ54に入力される。該マイク
ロ・コンピュータは、A/D変換回路54a、I/O54b、CPU54
c、ROM54d、RAM54e及び演算用のカウンタ並びにタイマ
(カウンタ及びタイマの図示は省略した)を備えてお
り、レベル変換回路出力はCPU54cの指令に応じてA/D変
換回路54aにおいてデジタル値に変換された後、RAM54e
に一時格納される。又、クランク角センサ40の出力は波
形整形回路56において波形整形された後、I/O54bを介し
てマイクロ・コンピュータ内に入力される。
更に、前記したノックセンサ44の出力は制御ユニット
50に送出された後、ノック検出回路60に入力される。ノ
ック検出回路60は、ノイズカット用のフィルタ手段60a
及びコンパレータ手段60b並びにD/A変換手段60cを備
え、フィルタ手段60aはコンパレータ手段60bの非反転入
力端子に接続されると共に、その反転入力端子にはD/A
変換手段60cが接続される。またコンパレータ手段60bは
マイクロ・コンピュータに接続されると共に、マイクロ
・コンピュータはD/A変換手段60cに接続される。
このノック検出回路60にあってはコンパレータ手段60
bにおいてセンサ出力をマイクロ・コンピュータが設定
する基準値と比較し、ノイズレベルの算出とノックの判
定を行うが、この点について第3図タイミングチャート
を参照して説明すると、マイクロ・コンピュータから前
記したノイズゲートにおいて、D/A変換手段60cに対して
機関振動のバックグラウンド値たるノイズレベルVNOISE
が比較基準値として出力される。出力値はD/A変換手段6
0cによりアナログ値に変換され、センサ出力レベルとコ
ンパレータ手段60bにて比較される。マイクロ・コンピ
ュータは出力されるがパルス数に基づき、このノイズレ
ベルの変更を行う。このノイズレベルは、センサ出力の
略ピーク値近辺となるように設定される。この点は後に
詳述する。
またマイクロ・コンピュータは、前記ノイズレベルVN
OISEを基に所定の係数GAMP(運転状態に応じて適宜設
定)を乗じてノック判定レベルを算出し、算出されたノ
ック判定レベルをD/A変換手段60cを介してコンパレータ
手段60bに出力する。コンパレータ手段60bは前記したノ
ックゲートに入力されたセンサ出力を該ノック判定レベ
ルと比較し、比較結果をマイクロ・コンピュータに送出
する。マイクロ・コンピュータはセンサ出力がノック判
定レベルを超えているとき、ノック発生と判定する。こ
の比較結果に基づき、マイクロ・コンピュータは最終点
火時期を決定し、出力回路68を介してイグナイタ等から
なる点火装置70を駆動し、点火プラグ72を通じて燃焼室
22の混合気を点火する。
続いて、第4図フロー・チャート以下を参照して本検
出装置の動作を説明する。尚、本考案の特徴はノックの
検出にあるところから、以下その点に焦点をおいて説明
する。尚、第4図に示すプログラムは所定クランク角度
毎に前記マイクロ・コンピュータにおいて割り込み起動
される。
第4図はノイズ有無の判定処理を示すフロー・チャー
トである。即ち、S10において前回検出したノイズゲー
ト中の出力パルス数(第3図に示す)のカウント値NCOU
NTを読み込み、S12で基準値NPJGと比較し、それを超え
ていると判断されるときはS14でフラグF-NOISEのビット
を1にセットしてノイズありと判定し、S16で前記した
ノイズレベルVNOISEを所定数βだけ減少方向に補正す
る。またS12で基準値以下と判断されるときはS18でフラ
グF-NOISEのビットを零にリセットしてノイズなしと判
断し、S20でノイズレベルVNOISEを所定数βだけ増加方
向に補正する。
ところで、先に述べたように同一ゲート角度区間にお
けるノックセンサ信号の出力パルスが入る個数は、機関
回転数がN倍になると1/Nになる。ここでノイズの有無
を判定する基準値NPJGを一定値とし、例えば高回転域に
併せてその値を設定するとゲート角度区間でパルスが入
る個数が少ないため、NPJGの値も小さく設定される。こ
のため、この値を低回転域で使用すると、ゲート角度区
間内には僅かしかノイズのスライスレベルを超えていな
いにも関わらず、ノイズありと判断される不都合があ
る。そこで、NPJGの設定をゲート角度区間に入るパルス
の個数に対する割合で設定すれば、ゲート角度区間内に
対するノイズのスライスレベルを超える割合が大きいと
きのみノイズありと判断されるため、安定したノイズレ
ベルの算出が可能となる。
ここで、センサの共振周波数がf0である機関回転数Ne
におけるノイズゲート角がNGATEのとき、そのノイズゲ
ートのパルス発生数は、以下の(1)式で表される。
即ち、 よってNPJGをゲート内に発生するパルスのPNPJ(%)
とすると、 NPJG=(1)×PNPJ(%)/100 整理すると 但し、 α=f0/600 ここでF0=11.5kHzとすれば α=19.17 となる。
第5図は上記に基づいてNPJGを算出する手法を示すフ
ロー・チャートである。先ず、S100において(2)式か
らNPJGを求め、S102でその値を適宜設定する最小値NPJG
MINと比較し、それを下回るときはS104で最小値に置き
換えると共に、それ以上のときは算出値をそのまま使用
する。
斯く算出した基準値NPJGを第4図フロー・チャートの
S12で使用することにより、機関回転数の変動に関わら
ず、常に正確にノイズレベルを求めることができ、それ
によりノック判定レベルを精度良く求めてノックの発生
を正確に検出することができる。
本実施例の場合は上記の如く構成したことから、機関
回転数に応じてセンサ出力値の有効割合が一定となるよ
うに調節したので、機関回転数の変動に関わらず常に正
確にノイズレベルを設定することができ、それに基づい
てノック判定レベルを的確に設定して精度良くノックの
発生を検出することができる。
(考案の効果) 本考案に係るノック検出装置は、機関回転数による変
動を補償してノイズレベルを最適に設定することがで
き、よってノックの発生を精度良く検出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る内燃機関のノック検出装置の概略
図、第2図はその制御ユニットの詳細を示すブロック
図、第3図はノック検出回路の動作を示すタイミングチ
ャート、第4図はノイズの有無の判定処理を示す説明フ
ロー・チャート及び第5図はそこで使用する発生パルス
数基準値を決定する処理を示すフロー・チャートであ
る。 10……内燃機関、12……吸入空気路、14……エアクリー
ナ、16……スロットル弁、18……インテークマニホル
ド、20……燃焼室、24……パイプ、26……吸気圧力セン
サ、28……冷却水通路、30……水温センサ、32……吸気
温センサ、36……ディストリビュータ、38……ピスト
ン、40……クランク角センサ、42……シリンダブロッ
ク、44……ノックセンサ、50……制御ユニット、52……
レベル変換回路、54……マイクロ・コンピュータ、60…
…ノック検出回路、68……出力回路、70……点火装置。

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】a.機関に発生する振動レベルを検出する振
    動レベル検出手段、 b.所定の第1のクランク角範囲における前記振動レベル
    検出手段の出力値からノイズレベルを設定するノイズレ
    ベル設定手段、 及び c.前記設定したノイズレベルに基づいてノック判定レベ
    ルを設定すると共に、所定の第2のクランク角範囲にお
    ける前記振動レベル検出手段の出力値を前記ノック判定
    レベルと比較してノックの発生の有無を判定するノック
    判定手段、 からなる内燃機関のノック検出装置において、 d.機関回転数を検出する回転数検出手段、 を備えると共に、前記ノイズレベル設定手段は、 e.前記所定の第1のクランク角範囲における前記振動レ
    ベル検出手段の出力値からノイズレベルを決定するノイ
    ズレベル決定手段、 f.前記決定されたノイズレベルを前記振動レベル検出手
    段の出力値と比較して第1の比較結果を得、次いで前記
    第1の比較結果を基準値と比較して第2の比較結果を
    得、前記第2の比較結果から前記決定されたノイズレベ
    ルを増減するノイズレベル増減手段、 及び g.前記検出された機関回転数に応じて前記基準値を増減
    する基準値増減手段、 を備え、よって検出された機関回転数に応じて前記振動
    レベル検出手段の出力値の有効割合を調節することを特
    徴とする内燃機関のノック検出装置。
  2. 【請求項2】前記ノイズレベル増減手段が、前記設定さ
    れたノイズレベルを前記振動レベル検出手段の出力値と
    比較して得た前記第1の比較結果たる出力パルス数を前
    記基準値たる基準パルス数と比較して前記第2の比較結
    果を得、前記第2の比較結果から前記決定されたノイズ
    レベルを増減すると共に、前記基準値増減手段が、 h.前記振動レベル検出手段の共振周波数での前記検出さ
    れた機関回転数における前記第1のクランク角範囲で発
    生する発生パルス数を算出する発生パルス算出手段、 i.前記算出されたパルスに対する、ノック発生と判定す
    るに足る判定パルス数の割合を設定する判定パルス割合
    設定手段、 及び j.前記発生パルス数に前記割合を乗じて前記基準パルス
    数を決定する基準パルス数決定手段、 を備えることを特徴とする請求項1項記載の内燃機関の
    ノック検出装置。
  3. 【請求項3】前記基準値増減手段が、更に k.前記決定された基準パルス数を下限値と比較する比較
    手段、 及び l.前記決定された基準パルス数が前記下限値を下回ると
    きは、前記決定された基準パルス数を前記下限値に制限
    する制限手段、 を備えることを特徴とする請求項1項または2項記載の
    内燃機関のノック検出装置。
JP1990084705U 1990-08-11 1990-08-11 内燃機関のノック検出装置 Expired - Lifetime JP2539027Y2 (ja)

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JPS555468A (en) * 1978-06-27 1980-01-16 Nissan Motor Co Ltd Ignition time controller for engine
JP2935238B2 (ja) * 1988-10-11 1999-08-16 本田技研工業株式会社 内燃エンジンのノッキング制御装置
JPH0819889B2 (ja) * 1990-04-16 1996-03-04 松下電器産業株式会社 ノッキング検出方法及び同装置

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